RU2621554C2

RU2621554C2 - Применение липохитоолигосахаридов и/или хитоолигосахаридов в комбинации с микроорганизмами, придающими растворимость фосфатам, для усиления роста растений

Info

Publication number: RU2621554C2
Application number: RU2014114463A
Authority: RU
Inventors: Майкл ФРОДАЙМА; Шон СИМОНЕС; Р. Стюарт СМИТ; Яовэй КАН
Original assignee: Новозимс Биоаг А/С
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2017-06-06
Also published as: RU2658362C1; US20140342904A1; CN104093680B; CA2848856A1; AU2012308443A1; EP2748123B1; UA116193C2; NZ622044A; CA2848856C; RU2014114463A; AU2012308443B2; WO2013040366A1; CN104093680A; EP2748123A1; CN106045588A; BR112014006161A2

Abstract

Изобретения относятся к сельскому хозяйству. Композиция содержит (а) по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, (b) по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один СО, и (с) носитель, приемлемый для агрономических целей, в которой по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один СО, каждый из них, присутствуют в количестве, эффективном для усиления роста растения при применении на растение или его семенной материал при сравнении с необработанным растением или его семенным материалом. Семенной материал растения. Упаковка, содержащая семенной материал растения. Способ усиления роста растения. Изобретения позволяют усилить рост растений. 4 н. и 21 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Уровень техники в области изобретения

[0001] Симбиоз между грамотрицательными почвенными бактериями, Rhizobiaceae и Bradyrhizobiaceae, и бобовыми, такими как соя, хорошо документирован. Биохимическая основа для данных взаимосвязей включает обмен в молекулярной передаче сигнала, где сигнальные соединения в комбинации от растения к бактериям включают флавоны, изофлавоны и флаваноны, и сигнальные соединения в комбинации от бактерий к растению, которые, включают конечные продукты экспрессии Bradyrhizobial и Rhizobial nod-генов, известные как липохитоолигосахариды (LCOs). Симбиоз между данными бактериями и бобовыми предоставляет возможность бобовому растению фиксировать атмосферный азот для роста растения, таким образом устраняется потребность в азотных удобрениях. Так как азотные удобрения могут значительно повышать себестоимость сельскохозяйственных культур и связаны с рядом загрязняющих эффектов, сельское хозяйство продолжает свои попытки использовать данную биологическую взаимосвязь и разрабатывает новые средства и способы для повышения урожая растений без увеличения применения азотсодержащих удобрений.

[0002] Патент США 6979664 заявляет способ повышения прорастания семенного материала или появления всходов растительной сельскохозяйственной культуры, включающий стадию предоставления композиции, которая содержит эффективное количество по меньшей мере одного липохитоолигосахарида и носитель, подходящий для сельскохозяйственных целей, и стадию применения композиции в непосредственной близости от семенного материала или сеянца в эффективном количестве для повышения прорастания семенного материала или появления всходов в сравнении с необработанным семенем или сеянцем.

[0003] Дальнейшее развитие данной концепции заявлено в документе WО 2005/062899, направленном на комбинации из по меньшей мере одного индуктора растений, а именно LCO, в комбинации с фунгицидом, инсектицидом, или на их комбинацию, для повышения характеристик растения, таких как густота стояния растений, рост, мощность и/или урожай. Композиции и способы, как заявлено, предназначены для применения как для бобовых так и для не-бобовых растений, и могут быть использованы для обработки семенного материала (непосредственно до посева), сеянца, корня или растения.

[0004] Аналогично, WO 2008/085958 заявляет композиции для повышения роста растений и урожая сельскохозяйственных культур, как бобовых так и не-бобовых, которые содержат LCOs в комбинации с другим активным средством, таким как хитин или хитозан, флавоноидное соединение, или гербицид, и которые можно применять по отношению к семенам и/или растениям сопутствующим образом или последовательно. Как в случае с публикацией 899, публикация 958 заявляет обработку семян непосредственно перед посевом.

[0005] Совсем недавно, Halford, “Smoke Signals,” в Chem. Eng. News (April 12, 2019), at pages 37-38, сообщает, что каррикины или бутенолиды, которые содержатся в дыме, действуют как стимуляторы и содействуют прорастанию семян после лесного пожара и могут придавать силу семенам, таким как семена кукурузы, томатов, латука и видов лука, которые подлежали хранению. Данные молекулы представляют собой предмет патента США 7576213.

[0006] Для того чтобы сохранить здоровый рост, растения также должны экстрагировать множество элементов из почвы, на которой они растут. Данные элементы включают фосфор и так называемые питательные микроэлементы (например, медь, железо и цинк), но многие почвы лишены таких элементов или они содержат их только в формах, которые не могут легко поглощаться растениями (обычно считается, что важные элементы не могут легко поглощаться растениями, если только они не присутствуют в растворенной форме в почве).

[0007] Для преодоления таких недостатков обычно в почву вносят источники дефицитных элементов, чтобы повышать скорости роста и урожаи, получаемые от сельскохозяйственных растений. Например, фосфаты часто добавляют в почву для преодоления недостатка доступного фосфора. Фосфат, добавленный в почву в виде коммерческого удобрения (например, фосфат моноаммония или тройной суперфосфат), является легко доступным для растения, но быстро превращается в почве в относительно недоступные формы. Было показано, что только 10-30% фосфатного удобрения используется растением в год его применения, и от одной трети до половины примененного фосфатного удобрения никогда не могут быть использованы растением.

[0008] Патент США 5026417 описывает выделенный штамм Penicillium bilaiae, который способен повышать поглощение фосфора растениями при применении к почве.

[0009] Однако существует потребность в системах для повышения или усиления роста растений.

Краткая сущность изобретения

[0010] Первый аспект настоящего изобретения относится к упаковке, содержащей первый контейнер и второй контейнер, в которой первый контейнер содержит по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и первый носитель, приемлемый для агрономических целей, и в которой второй контейнер содержит по меньшей мере один липохитоолигосахарид (LCO) и/или по меньшей мере один хитоолигосахарид (CO) и второй носитель, приемлемый для агрономических целей, где первый и второй носители, приемлемые для агрономических целей, могут быть одинаковыми или разными, и где по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один CO, каждый из них, присутствуют в первом и втором контейнерах соответственно в количестве, эффективном для усиления роста растения при применении на растение или его семенной материал при сравнении с необработанным растением или его семенным материалом. Как он используется в настоящем описании, термин “необработанный” относится к семенам или растениям, которые не обработаны любым из активных компонентов (т.е., микроорганизмом, придающим растворимость фосфатам, а также посредством LCO или CO).

[0011] Другой аспект настоящего изобретения относится к упаковке, содержащей первый контейнер и второй контейнер, в которой первый контейнер содержит по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, при этом представляющий собой штамм грибка Penicillium, и первый носитель, приемлемый для агрономических целей, и в которой второй контейнер содержит по меньшей мере один липохитоолигосахарид (LCO) и/или по меньшей мере один хитоолигосахарид (CO) и второй носитель, приемлемый для агрономических целей, где первый и второй носители, приемлемые для агрономических целей, могут быть одинаковыми или разными, и где по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один CO, каждый из них, присутствуют в первом и втором контейнерах соответственно в количестве, эффективном для усиления роста растения при применении на растение или его семенной материал при сравнении с необработанным растением или его семенным материалом.

[0012] Другой аспект настоящего изобретения относится к агрономической композиции для обработки растения или его семенного материала, содержащей (а) по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и (b) по меньшей мере один липохитоолигосахарид (LCO) и/или по меньшей мере один хитоолигосахарид (CO), каждый из них, присутствуют в количестве, эффективном для усиления роста растения при применении на растение или его семенной материал при сравнении с необработанным растением или его семенным материалом.

[0013] Родственный аспект настоящего изобретения относится к агрономической композиции для обработки растения или его семенного материала, содержащей (а) по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, при этом представляющий собой штамм грибка Penicillium, и (b) по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один CO, и (с) носитель, приемлемый для агрономических целей, в которой по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один CO, каждый из них, присутствуют в количестве, эффективном для усиления роста растения при применении на растение или его семенной материал при сравнении с необработанным растением или его семенным материалом.

[0014] Другой родственный аспект настоящего изобретения относится к семенному материалу растения, обработанному с помощью (например, с покрытием или расположением на нем) (а) по меньшей мере одного микроорганизма, придающего растворимость фосфатам, и (b) по меньшей мере одного LCO и/или по меньшей мере одного CO, каждого из них, в количестве, эффективном для усиления роста растения при применении на семенной материал при сравнении с необработанным семенным материалом. Микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и LCO и/или CO могут применяться на семенном материале с помощью одинаковых или различных композиций. Также предложены упаковки, содержащие семенной материал растений.

[0015] Родственный аспект настоящего изобретения относится к семенному материалу растения, обработанному с помощью (например, с покрытием или расположением на нем) (а) по меньшей мере одного микроорганизма, придающего растворимость фосфатам, при этом представляющего собой штамм грибка Penicillium, и (b) с помощью по меньшей мере одного LCO и/или по меньшей мере одного CO, каждого из них, в количестве, эффективном для усиления роста растения при применении на семенной материал при сравнении с необработанным семенным материалом. Микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и LCO и/или CO могут применяться на семенном материале с помощью одинаковых или различных композиций. Также предложены упаковки, содержащие семенной материал растений.

[0016] Следующий аспект настоящего изобретения относится к способу усиления роста растения, включающему а) обработку (например, нанесение на семя) семенного материала растения эффективным количеством по меньшей мере одного микроорганизма, придающего растворимость фосфатам, и b) обработку семенного материала или обработку (например, нанесение на растение) растения, которое прорастает из семенного материала, эффективным количеством по меньшей мере одного LCO и/или по меньшей мере одного CO, где при уборке урожая растение проявляет по меньшей мере один из повышенных выходов растительного продукта, измеренный в терминах, таких как бушели/акр, повышенное число корней, повышенная длина корней, повышенная масса корней, повышенный объем корней, повышенная площадь листьев по сравнению с необработанными растениями или растениями, собранными как урожай от необработанного семенного материала.

[0017] Следующий аспект настоящего изобретения относится к способу усиления роста растения, включающему а) обработку (например, нанесение на семенной материал) семенного материала растения эффективным количеством по меньшей мере одного микроорганизма, придающего растворимость фосфатам, при этом представляющего собой штамм грибка Penicillium, и b) обработку семенного материала или обработку (например, нанесение на растение) растения, которое прорастает из семени, эффективным количеством по меньшей мере одного LCO и/или по меньшей мере одного CO, где при уборке урожая растение проявляет по меньшей мере один из повышенных выходов растительного продукта, измеренный в терминах, таких как бушель/акр, повышенное число корней, повышенная длина корней, повышенная масса корней, повышенный объем корней, повышенная площадь листьев по сравнению с необработанными растениями или растениями, собранными как урожай от необработанного семенного материала.

[0018] В некоторых вариантах осуществления, обработка семенного материала включает прямое нанесение по меньшей мере одного микроорганизма, придающего растворимость фосфатам, и по меньшей мере одного LCO и/или по меньшей мере одного CO, (собирательно “активные компоненты”) на семенной материал, который затем можно сажать или можно хранить в течение периода времени перед посевом. Обработка семенного материала может также включать непрямую обработку, такую как через введение активных компонентов в почву (известное в данной области как внесение в борозды). Активные компоненты можно использовать вместе в одной композиции или можно готовить как препараты в отдельных композициях для сопутствующей или последовательной обработки. В еще других вариантах осуществления, по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один CO, можно применять к растению, которое прорастает из семени, и по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, применяют к семенному материалу, прямо или косвенно. В некоторых вариантах осуществления, семенной материал обрабатывают одним из активных компонентов и затем хранят, и другой активный компонент используют для обработки семенного материала во время посева. В еще других вариантах осуществления семя обрабатывают по меньшей мере одним микроорганизмом, придающим растворимость фосфатам, и затем хранят, и растение, которое прорастает из семени, обрабатывают по меньшей мере одним LCO и/или по меньшей мере одним CO. Композиции и способы могут еще включать применение других растительных сигнальных молекул и/или других средств, полезных для агрономических целей.

[0019] Способ настоящего изобретения применим к бобовым и также не-бобовым растениям. В некоторых вариантах осуществления, семенной материал бобовых растений представляет собой семенной материал сои. В некоторых вариантах осуществления, семенной материал, который обрабатывают, является семенным материалом не-бобового растения, а именно, семенным материалом полевой культуры, например, зерновой культуры, такой как кукуруза, или семенным материалом овощной культуры, такой как картофель.

Краткое описание чертежей

[0020] Фигуры 1 и 2 показывают химические структуры липохитоолигосахаридных соединений (LCO), примененных в практической реализации настоящего изобретения.

Подробное описание

[0021] Как он используется в настоящем описании, “микроорганизм, придающий растворимость фосфатам”, представляет собой микроорганизм, который способен повышать количество фосфора, доступного для растения. Микроорганизмы, придающие растворимость фосфатам, включают грибные и бактериальные штаммы. В варианте осуществления, микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, является спорообразующим микроорганизмом.

[0022] Неограничивающие примеры микроорганизмов, придающих растворимость фосфатам, включают виды рода, выбранного из группы, состоящей из Acinetobacter, Arthrobacter, Arthrobotrys, Aspergillus, Azospirillum, Bacillus, Burkholderia, Candida, Chryseomonas, Enterobacter, Eupenicillium, Exiguobacterium, Klebsiella, Kluyvera, Microbacterium, Mucor, Paecilomyces, Paenibacillus, Penicillium, Pseudomonas, Serratia, Stenotrophomonas, Streptomyces, Streptosporangium, Swaminathania, Thiobacillus, Torulospora, Vibrio, Xanthobacter и Xanthomonas.

[0023] Неограничивающие примеры микроорганизмов, придающих растворимость фосфатам, выбраны из группы, включающей Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter sp., Arthrobacter sp., Arthrobotrys oligospora, Aspergillus niger, Aspergillus sp., Azospirillum halopraeferans, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus atrophaeus, Bacillus circulans, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Burkholderia cepacia, Burkholderia vietnamiensis, Candida krissii, Chryseomonas luteola, Enterobacter aerogenes, Enterobacter asburiae, Enterobacter sp., Enterobacter taylorae, Eupenicillium parvum, Exiguobacterium sp., Klebsiella sp., Kluyvera cryocrescens, Microbacterium sp., Mucor ramosissimus, Paecilomyces hepialid, Paecilomyces marquandii, Paenibacillus macerans, Paenibacillus mucilaginosus, Pantoea aglomerans, Penicillium expansum, Pseudomonas corrugate, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas lutea, Pseudomonas poae, Pseudomonas putida, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas trivialis, Serratia marcescens, Stenotrophomonas maltophilia, Streptomyces sp., Streptosporangium sp., Swaminathania salitolerans, Thiobacillus ferrooxidans, Torulospora globosa, Vibrio proteolyticus, Xanthobacter agilis и Xanthomonas campestris.

[0024] В конкретном варианте осуществления, микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, представляет собой штамм грибка Penicillium. Штаммы грибка Penicillium, которые могут быть применимыми при практической реализации настоящего изобретения, включают P. bilaiae (ранее известный как P. bilaii), P. albidum, P. aurantiogriseum, P. chrysogenum, P. citreonigrum, P. citrinum, P. digitatum, P. frequentas, P. fuscum, P. gaestrivorus, P. glabrum, P. griseofulvum, P. implicatum, P. janthinellum, P. lilacinum, P. minioluteum, P. montanense, P. nigricans, P. oxalicum, P. pinetorum, P. pinophilum, P. purpurogenum, P. radicans, P. radicum, P. raistrickii, P. rugulosum, P. simplicissimum, P. solitum, P. variabile, P. velutinum, P. viridicatum, P. glaucum, P. fussiporus и P. expansum.

[0025] В одном конкретном варианте осуществления, виды Penicillium представляют собой P. bilaiae. В другом конкретном варианте осуществления штаммы P. bilaiae выбраны из группы, состоящей из АТСС 20851, NRRL 50169, АТСС 22348, АТСС 18309, NRRL 50162 (Wakelin et al., 2004. Biol. Fertil. Soils 40:36-43). В другом конкретном варианте осуществления, виды Penicillium представляют собой P. gaestrivorus, например, NRRL 50170 (см. выше, Wakelin).

[0026] В некоторых вариантах осуществления, использован более чем один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, а именно, по меньшей мере два, по меньшей мере три, по меньшей мере четыре, по меньшей мере пять, по меньшей мере 6, включая любую комбинацию из Acinetobacter, Arthrobacter, Arthrobotrys, Aspergillus, Azospirillum, Bacillus, Burkholderia, Candida, Chryseomonas, Enterobacter, Eupenicillium, Exiguobacterium, Klebsiella, Kluyvera, Microbacterium, Mucor, Paecilomyces, Paenibacillus, Penicillium, Pseudomonas, Serratia, Stenotrophomonas, Streptomyces, Streptosporangium, Swaminathania, Thiobacillus, Torulospora, Vibrio, Xanthobacter и Xanthomonas, с включением одного из видов, выбранного из следующей группы: Acinetobacter calcoaceticus, Acinetobacter sp., Arthrobacter sp., Arthrobotrys oligospora, Aspergillus niger, Aspergillus sp., Azospirillum halopraeferans, Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus atrophaeus, Bacillus circulans, Bacillus licheniformis, Bacillus subtilis, Burkholderia cepacia, Burkholderia vietnamiensis, Candida krissii, Chryseomonas luteola, Enterobacter aerogenes, Enterobacter asburiae, Enterobacter sp., Enterobacter taylorae, Eupenicillium parvum, Exiguobacterium sp., Klebsiella sp., Kluyvera cryocrescens, Microbacterium sp., Mucor ramosissimus, Paecilomyces hepialid, Paecilomyces marquandii, Paenibacillus macerans, Paenibacillus mucilaginosus, Pantoea aglomerans, Penicillium expansum, Pseudomonas corrugate, Pseudomonas fluorescens, Pseudomonas lutea, Pseudomonas poae, Pseudomonas putida, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas trivialis, Serratia marcescens, Stenotrophomonas maltophilia, Streptomyces sp., Streptosporangium sp., Swaminathania salitolerans, Thiobacillus ferrooxidans, Torulospora globosa, Vibrio proteolyticus, Xanthobacter agilis и Xanthomonas campestris.

[0027] В некоторых вариантах осуществления, два различных штамма одинаковых видов можно также объединять, например, используют по меньшей мере два различных штамма Penicillium. Применение комбинации по меньшей мере двух различных штаммов Penicillium имеет следующие преимущества. При применении к почве, уже содержащей нерастворимые (или умеренно растворимые) фосфаты, использование комбинированных грибковых штаммов приведет к повышению количества фосфора, доступного для поглощения растением, по сравнению с использованием только одного штамма Penicillium. Это в свою очередь может приводить к повышению поглощения фосфата и/или увеличению урожая растений, растущих на почве, по сравнению с применением одного из отдельных штаммов. Комбинация штаммов также предоставляет возможность нерастворимым рудным фосфатам для того, чтобы быть использованными в качестве эффективного удобрения для почв, которые имеют неадекватные количества доступного фосфора. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления использован один штамм P. bilaiae и P. gaestrivorus. В других вариантах осуществления, два штамма представляют собой NRRL 50169 и NRRL 50162. В дополнительных вариантах осуществления, по меньшей мере два штамма представляют собой NRRL 50169 и NRRL 50170. В еще дополнительных вариантах осуществления, по меньшей мере два штамма представляют собой NRRL 50162 и NRRL 50170.

[0028] Микроорганизмы, придающие растворимость фосфатам, могут быть приготовлены при использовании любого подходящего способа, известного специалистам в данной области, такого как ферментация в твердом состоянии или жидкостная ферментация с использованием подходящего источника углерода. Микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, предпочтительно готовят в виде устойчивых спор.

[0029] В варианте осуществления, микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, представляет собой грибок Penicillium. Грибок Penicillium согласно изобретению может быть выращен с использованием ферментации в твердом состоянии или жидкостной ферментации и подходящего источника углерода. Изоляты Penicillium могут быть выращены при использовании любого подходящего способа, известного специалистам в данной области. Например, грибок может быть культивирован на твердой ростовой среде, такой как картофельно-декстрозный агар или агар с солодовым экстрактом, или в колбах, содержащих подходящую жидкую среду, такую как среда Чапека-Докса или картофельно-декстрозный бульон. Данные способы выращивания могут быть использованы при приготовлении инокулята Penicillium spp. для обработки семян (например, покрытие) и/или для применения к носителю, приемлемому для агрономических целей, который предназначен для внесения в почву. Термин “инокулят”, как он используется в данном описании, предназначен для обозначения любой формы микроорганизма, придающего растворимость фосфатам (клетки грибка, мицелий или споры грибка, бактериальные клетки или бактериальные споры), который способен к размножению на почве или в почве, когда состояния температуры, влажности и так далее благоприятны для роста грибка.

[0030] Приготовление спор Penicillium в твердом состоянии может быть достигнуто, например, инокуляцией твердой среды, такой как торфяной субстрат или субстрат на основе вермикулита, или зерен, включающих, но без ограничения только ими, зерна видов овса, пшеницы, ячменя или риса. Стерильную среду (полученную после автоклавирования или облучения) засевают суспензией спор (1×10² - 1×10⁷) соответствующего грибка рода Penicillium spp. и регулируют влажность в интервале от 20 до 50% в зависимости от субстрата. Материал инкубируют в течение 2-8 недель при комнатной температуре. Споры также могут быть получены жидкостной ферментацией (Сunningham et al., 1990. Can. J. Bot. 68:2270-2274). Изготовление в жидком виде может быть осуществлено разведением грибка в любых подходящих средах, таких как среды типа картофельно-декстрозный бульон или сахарозный дрожжевой экстракт, при соответствующем рН и температурных условиях, которые могут быть определены по стандартным процедурам в данной области.

[0031] Образовавшийся материал может быть использован немедленно или споры могут быть собраны, концентрированы центрифугированием, сделаны как препарат и затем высушены с использованием методик воздушной сушки, сушки вымораживанием или сушки в псевдоожиженном слое (Friesen et al., 2005, Appl. Microbiol. Biotechnol. 68:397-404) для получения смачивающегося порошка. Смачивающийся порошок затем суспендируют в воде, наносят на поверхность семян и предоставляют возможность для сушки перед посевом. Смачивающийся порошок может быть использован в сочетании с другими обработками семенного материала, такими как, но без ограничения только ими, химические обработки семенного материала, носителями (например, тальк, глина, каолин, силикагель, каолинит) или полимерами (например, метилцеллюлоза, поливинилпирролидон). В альтернативном случае, суспензия соответствующего грибка рода Penicillium spp. может быть нанесена на подходящий носитель, совместимый с почвой (например, порошок или гранула на основе торфа), для того чтобы приобрести окончательное содержание влаги. Материал перед применением может быть инкубирован при комнатной температуре, обычно в течение приблизительно от 1 суток до приблизительно 8 недель.

[0032] Помимо ингредиентов, использованных для культивирования микроорганизма, придающего растворимость фосфатам, т.е., ингредиентов, включающих, например, ингредиенты, указанные выше при культивировании Penicillium, микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, может быть приготовлен в виде препарата с применением других носителей, приемлемых для агрономических целей. Как оно используется в данном описании в сочетании с “носителем”, выражение “приемлемый для агрономических целей” относится к любому материалу, который может быть использован для доставки активных компонентов на семенной материал, почву или растение, и предпочтительно этот носитель может быть добавлен (на семенной материал, почву или растение) без нанесения вредного эффекта на рост растения, структуру почвы, дренаж почвы или тому подобное. Подходящие носители включают, но без ограничения только ими, пшеничную шелуху, размолотую солому пшеницы, порошки или гранулы на основе торфа, гранулы на основе гипса и глины (например, каолин, бентонит, монтмориллонит). Когда споры добавлены в почву, гранулированный препарат будет предпочтительным. Препараты в виде жидкости, на торфе или в виде смачивающегося порошка будут подходящими для покрытия семян. При применении для покрытия семян, материал может быть смешан с водой, применен к семенам и предоставлен для сушки. Примеры еще других носителей включают отруби, высушенные, просеянные и нанесенные на семена перед покрытием адгезивом, например, аравийской камедью. В вариантах осуществления, которые демонстрируют приготовление препарата из активных компонентов в одной композиции, носитель, приемлемый для агрономических целей, может быть водным.

[0033] Количество по меньшей мере одного микроорганизма, придающего растворимость фосфатам, является эффективным для повышения роста, так что при уборке урожая растение проявляет по меньшей мере один из повышенных выходов растительного продукта, измеренный в терминах бушели/акр, повышенное число корней, повышенная длина корней, повышенная масса корней, повышенный объем корней, повышенная площадь листьев по сравнению с необработанными растениями или растениями, собранными как урожай от необработанных семян (любым активным компонентом). Подходящие дозы применения изменяются в зависимости от типа семенного материала или почвы, типа сельскохозяйственных культур, количеств источника фосфора и/или питательных микроэлементов, имеющихся в почве или добавленных в нее, и т.д. Подходящая доза может быть установлена простым опытом и экспериментами для установления ошибки по каждому конкретному случаю. Обычно, для Penicillium, например, доза применения находится в интервале 0,001-1,0 кг грибных спор и мицелия (сырая масса) на гектар, или 10²-10⁶ колониеобразующих единиц (КОЕ) на семенной материал (когда используют дражированные семена), или на гранулированном носителе с применением колониеобразующих единиц в интервале от 1×10⁶ до 1×10¹¹ на гектар. Грибные ячейки в форме, например, спор и носитель могут быть добавлены в рассадную грядку почвы на уровне корней или могут быть использованы для покрытия семян перед посевом, как описано подробнее ниже.

[0034] В вариантах осуществления, например, которые демонстрируют применение по меньшей мере двух штаммов микроорганизма, придающего растворимость фосфатам, таких как два штамма Penicillium, коммерческие удобрения могут быть добавлены в почву вместо (или даже также) природного рудного фосфата. Источник фосфора может содержать источник фосфора, естественный для почвы. В других вариантах осуществления, источник фосфора может быть добавлен в почву. В одном варианте осуществления источник представляет собой рудный фосфат. В другом варианте осуществления источник представляет собой производственное удобрение. Коммерчески доступные производственные фосфатные удобрения являются представителями многих типов. Некоторые обычные типы являются такими, которые содержат фосфат моноаммония фосфат (МАР), тройной суперфосфат (TSP), фосфат диаммония, простой суперфосфат и полифосфат аммония. Все данные удобрения получают химической обработкой нерастворимых природных рудных фосфатов на установках, производящих удобрение в широких масштабах, и данный продукт является дорогим. Посредством настоящего изобретения можно снижать количество данных удобрений, примененных к почве, с одновременным сохранением того же количества фосфора, поглощенного из почвы.

[0035] В следующем варианте осуществления, источник фосфора является органическим. Органическое удобрение относится к почвоулучшителю, полученному из природных источников, что гарантирует, по меньшей мере, минимальное содержание азота, фосфата и поташа. Примеры включают растительные и животные отходы, порошки скального грунта, морские водоросли, инокулянты и структурообразователи. Определенные репрезентативные примеры включают костную муку, муку из мясных отходов, навоз животных, компост, осадок сточных вод или гуано.

[0036] Другие удобрения, такие как источники азота, или другие почвоулучшители, конечно могут быть добавлены в почву приблизительно в тоже самое время, как и микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, или в другие периоды, пока другие материалы являются нетоксичными для грибка.

[0037] Липохитоолигосахаридные соединения (LCO’s), также известные в данной области как симбиотические Nod-сигналы или Nod-факторы, состоят из олигосахаридной основы β-1,4-связанных N-ацетил-D-глюкозаминных (“GlcNAc”) остатков с N-связанной жирноацильной цепью, конденсированных по не восстановленному концу. LCO’s отличаются по числу остатков GlcNAc в основе, по длине и степени насыщения жирноацильной цепи и по замещениям восстановленных и невосстановленных остатков сахара. Пример LCO представлен ниже в виде формулы I:

в которой:

G представляет собой гексозамин, который может быть замещен, например, ацетильной группой на азоте, сульфатной группой, ацетильной группой и/или любой группой на кислороде,

R¹, R², R³, R⁵, R⁶ и R⁷, которые могут быть одинаковыми или различными, представляют собой H, CH₃CO^--, C_xH_yCO^--, где х является целым числом от 0 до 17, и y является целым числом от 1 до 35, или любую другую ацильную группу, такую как, например, карбамил,

R⁴ представляет собой моно-, ди- или три-ненасыщенную алифатическую цепь, содержащую по меньшей мере 12 атомов углерода, и n является целым числом от 1 до 4.

[0038] LCOs могут быть получены (выделены и/или очищены) из бактерий, таких как Rhizobia, например, Rhizobium sp., Bradyrhizobium sp., Sinorhizobium sp. и Azorhizobium sp. Структура LCO является характерной для каждого вида из таких бактериальных видов, и каждый штамм может производить многие LCO’s с разными структурами. Например, специфические LCOs из S. meliloti также описаны в патенте США 5549718, как имеющие формулу II.

в которой:

R представляет собой H или СН₃С-- и n равно от 2 или 3.

[0039] Еще более cпецифические LCOs включают NodRM, NodRM-1, NodRM-3. При ацетилировании (R=CH₃CO--) они становятся АсNodRM-1 и АсNodRM-3, соответственно (патент США 5545718).

[0040] LCOs из Bradyrhizobium japonicum описаны в патентах США 5175149 и 5321011. В широком смысле, они являются пентасахаридными фитогормонами, содержащими метилфукозу. Ряд данных LCOs, полученных из В. japonicum, описан, а именно: BjNod-V (C_18:1); BjNod-V (Ac, C_18:1); BjNod-V (C_16:1); и BjNod-V (Ac, C_16:0), с “V”, указывающим на присутствие пяти N-ацетилглюкозаминов; с “Ac”, указывающим на ацетилирование; числом, сопровождающим “C” с указанием числа атомов углерода жирнокислотной боковой цепи; числом сопровождающим “:” с указанием числа двойных связей.

[0041] LCO’s, использованные в вариантах осуществления данного изобретения, могут быть получены (т.е., выделены и/или очищены) из бактериальных штаммов, которые производят LCO’s, таких как штаммы Azorhizobium, Bradyrhizobium (включая B. japonicum), Mesorhizobium, Rhizobium (включая R. leguminosarum), Sinorhizobium (включая S. meliloti) и генно-модифицированные бактериальные штаммы для производства LCO’s.

[0042] LCO’s являются первичными детерминантами специфичности паразитов в отношении хозяев в симбиозах бобовых (Diaz, et al., Mol. Plant-Microbe Interaction 13:268-276 (2000)). Таким образом, в пределах семейства бобовых определенные роды и виды клубеньковых бактерий развивают симбиотические азотфиксирующие взаимоотношения со специфическим бобовым хозяином. Данные комбинации растение-хозяин/бактерии описаны в публикации Hungria et al., Soil Biol. Biochem. 29:819-830 (1997). Примеры таких симбиотических партнерств бактерии/бобовые включают S. meliloti/люцерна и донник белый; R. leguminosarum biovar viciae/виды гороха и чечевицы; R. leguminosarum biovar phaseoli/виды бобов; Bradyrhizobium japonicum/виды сои; и R. leguminosarum biovar trifolii/красный клевер. Hungria также приводит список эффективных флавоноидных индукторов Nod-гена микоризных видов и специфические структуры LCO, которые производятся различными микоризными видами. Однако, специфичность LCO требуется только для того, чтобы установить образование клубеньков в бобовых. В практике данного изобретения применение данного LCO не ограничено обработкой семенного материала симбиотического бобового партнера, для того чтобы достигнуть повышенного выхода растительного продукта, измеренного в терминах бушели/акр, повышенное число корней, повышенная длина корней, повышенная масса корней, повышенный объем корней, повышенная площадь листьев по сравнению растениями, собранными как урожай от необработанного семенного материала или по сравнению с растениями, собранными как урожай от семенного материала, обработанного сигнальной молекулой непосредственно перед или в пределах недели или менее до посева. Таким образом, в качестве примера, LCO, полученный из B. japonicum, может быть использован для обработки бобового семенного материала, иного чем семенной материал сои, и не бобового семенного материала, такого как семенной материал кукурузы. В качестве другого примера, LCO гороха, полученный из R. leguminosarum и показанный на фиг.1 (созданный LCO-V (C18:1), SP104) может быть использован для обработки бобового семенного материала, иного чем семенной материал гороха, и также не бобового семенного материала.

[0043] Также охваченным настоящим изобретением является применение LCOs, полученных (то есть, выделенных и/или очищенных) из микоризных грибков, таких как грибки группы Glomerocycota, например, Glomus intraradicus. Структуры репрезентативных LCOs, полученных из данных грибков, описаны в WO 2010/049751 (LCOs, описанные там, также названы как “Myc-факторы”).

[0044] Кроме того, охваченным настоящим изобретением является применение синтетических LCO-соединений, таких как соединения, описанные в WO 2005/063784, и рекомбинантные LCO’s, полученные с помощью генной инженерии. Основная, находящаяся в природе структура LCO может содержать модификации или замещения, находящиеся в LCO’s природного происхождения, такие как описанные в публикациях Spaink, Crit. Rev. Plant Sci. 54:257-288 (2000) D’Haeze et al., Glycobiology 12:79R-105R (2002). Молекулы олигосахаридного предшественника (CОs, которые, как описано ниже, также применимы в качестве растительных сигнальных молекул в настоящем изобретении) для конструкции LCOs также могут быть синтезированы генетически модифицированными организмами, например, как показано в публикации Samain et al., Carb. Res. 302:35-42 (1997); Samain, et al., J. Biotechnol. 72:33-47 (1999).

[0045] LCOs могут быть использованы в разных формах чистоты и могут применяться сами по себе или в виде культуры LCO-производящих бактерий или грибков. Например, OPTIMISE® (коммерчески доступный от фирмы Novozymes BioAg Limited) содержит культуру B. japonicum, которая производит LCO (LCO-V(C18:1, MeFuc), MOR116), что показано на фиг. 2. Способы предоставления по существу чистых LCO’s включают простое удаление микробных клеток из смеси LCOs и микроба, или продолжение выделения и очистки молекул LCO путем фазового разделения растворителей с LCO с последующей ВЭЖХ хроматографией, как описано, например, в патенте США 5549718. Очистка может быть усилена повторной ВЭЖХ, и очищенные молекулы LCO могут быть подвержены сушке вымораживанием для долгосрочного хранения.

[0046] Хитоолигосахариды (CОs), как описано выше, могут быть использованы в качестве исходных продуктов для получения синтетических LCОs. CОs известны в данной области как β-1,4-связанные N-ацетил-D-глюкозаминные структуры, идентифицированные как хитиновые олигомеры, также как N-ацетилхитоолигосахариды. CО’s имеют уникальные и разные боковые цепочечные надстройки, которые делают их отличными от хитиновых молекул [(C₈H₁₃NO₅)n, CAS No. 1398-61-4] и хитозановых молекул [(C₅H₁₁NO₄)n, CAS No. 9012-76-4]. Репрезентативная литература, описывающая структуру и образование CОs, представляет собой следующие ссылки: Van der Holst et al., Current Opinion in Strucrural Biology, 11:608-616 (2001); Robina, et al., Tetrahedron 58:521-530 (2002); Hanel et al., Planta 232:787-806 (2010); Rouge et al., Chapter 27, “The Molecular immunology of Complex Carbohydrates” in Advances in Experimental Medicine and Biology, Springer Science; Wan et al., Plant Cell 21:1053-69 (2009); PCT/F100/00803 (9/21/2000); и Demont-Caulet et al., Plant Physiol. 120(1):83-92 (1999). Два СОs, подходящие для применения в настоящем изобретении, могут быть легко произведены из LCOs, показанных на фиг. 1 и 2 (минус жирнокислотные цепи). CОs могут быть синтетическими или рекомбинантными. Способы получения рекомбинантных CОs известны в данной области. См., например, Samain et al., (выше); Сottaz et al., Meth. Eng. 7(4):311-7 (2005) и Samain et al., J. Biotechnol. 72:33-47 (1999).

[0047] LCO и CO могут применяться по отдельности или в комбинации. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления настоящее изобретение устанавливает применение LCO и CO.

[0048] Семена могут быть обработаны с помощью LCO и/или СО несколькими способами, такими как опрыскивание аэрозолем или капельное орошение. Обработка опрыскиванием и капельным орошением может быть проведена приготовлением препарата из эффективного количества LCO или CO в носителе, приемлемом для сельскохозяйственных целей, обычно водном по природе, и опрыскиванием и капельным нанесением композиции на семенной материал посредством непрерывной системы обработки (которую калибруют для проведения обработки с предварительно определенной скоростью по отношению к непрерывному потоку семенного материала), такой как протравливатель барабанного типа. В данных способах предпочтительно используются сравнительно небольшие объемы носителя, такие, чтобы создать возможность для сравнительно быстрой сушки обработанного семенного материала. Этим способом эффективно могут быть обработаны большие объемы семенного материала. Могут быть также использованы дозированные системы, в которых семенной материал с предварительно определенным дозированным размером и композиции сигнальных молекул доставляют в смеситель. Системы и аппараты для осуществления данных процессов являются коммерчески доступными от разных поставщиков, например, Bayer CropScience (Gustafson).

[0049] В другом варианте осуществления, обработка представляет собой дражирование семян. Один такой способ включает покрытие внутренней стенки круглого контейнера композицией, добавление семян, затем вращение контейнера для приведения семян в контакт со стенкой и композицией, причем способ известен в данной области как “контейнер для дражирования”. Семена могут быть покрыты комбинациями способов для нанесения покрытия. Замачивание обычно представляет собой применение водного раствора, содержащего средство, усиливающее рост растения. Например, семена можно замачивать в течение приблизительно от 1 минуты до приблизительно 24 часов (например, в течение по меньшей мере 1 мин, 5 мин, 10 мин, 20 мин, 40 мин, 80 мин, 3 час, 6 час, 12 час, 24 час). Некоторые типы семян (например, семена сои) проявляют тенденцию повышенной чувствительности к влаге. Таким образом, замачивание таких семян в течение длительного периода времени не может быть желательным, и в этом случае замачивание обычно проводят в течение приблизительно от 1 минуты до приблизительно 20 минут.

[0050] В тех вариантах осуществления, которые представляют собой хранение семенного материала после применения LCO или CO, прилипание LCO или CO к семенному материалу в течение любого промежутка времени в период хранения не является критическим. Не вдаваясь в любую конкретную теорию процедуры, специалисты по применению полагают, что даже в степени, при которой обработка не может приводить растительную сигнальную молекулу к тому, чтобы оставаться в контакте с поверхностью семени после обработки и в течение любого периода хранения, LCO или CO могут приводить к целевому эффекту посредством явления, известного как память семени или восприятие семени. См., Macchiavelli et al., J. Exp. Bot. 55(408):1635-40 (2004). Специалисты по применению также полагают, что последующая обработка LCO или CO распространяется по направлению к молодому развивающемуся семенному корешку и активирует симбиотические гены и гены развития, и это приводит к изменению расположения корней растения. Однако, в пределах желательного, композиции, содержащие LCO или CO, могут кроме того включать связующее средство и средство, улучшающее покрытие. Для эстетических целей, композиции могут еще содержать полимер, улучшающий покрытие, и/или краситель.

[0051] Количество по меньшей мере одного LCO и/или CO является эффективным для усиления роста таким образом, что при уборке урожая растение проявляет по меньшей мере один из повышенных выходов растительного продукта, измеренный в терминах, таких как бушели/акр, повышенное число корней, повышенная длина корней, повышенная масса корней, повышенный объем корней и повышенная площадь листьев по сравнению с необработанными растениями или растениями, собранными как урожай от необработанных семян (любым активным компонентом). Эффективное количество LCO или CO, использованное для обработки семенного материала, выраженное в единицах концентрации, обычно находится в интервале приблизительно от 10^-5 до приблизительно 10^-14 М (молярная концентрация), и в некоторых вариантах осуществления, приблизительно от 10^-5 до приблизительно 10^-11 М, и в некоторых вариантах осуществления, приблизительно от 10^-7 до приблизительно 10^-8 М. Выраженное в единицах массы, эффективное количество обычно находится в интервале приблизительно от 1 до приблизительно 400 мкг/масса ста семян (cwt), и в некоторых вариантах осуществления, приблизительно от 2 до приблизительно 70 мкг/cwt, и в некоторых вариантах осуществления, приблизительно от 2,5 до приблизительно 3 мкг/cwt семян.

[0052] Для целей обработки семенного материала косвенным путем, то есть, для обработки в бороздах, эффективное количество LCO или CO обычно находится в интервале приблизительно от 2,5×10^-6 г/га (1 мкг/акр) до приблизительно 1,75×10^-4 г/га (70 мкг/акр), и в некоторых вариантах осуществления, приблизительно от 1,25×10^-4 г/га (50 мкг/акр) до приблизительно 1,5×10^-4 г/га (60 мкг/акр). Для целей применения на растениях, эффективное количество LCO или CO обычно находится в интервале приблизительно от 2,5×10^-6 г/га (1 мкг/акр) до приблизительно 7,5×10^-5 г/га (30 мкг/акр), и в некоторых вариантах осуществления, приблизительно от 2,7×10^-5 г/га (11 мкг/акр) до приблизительно 5×10^-5 г/га (20 мкг/акр).

[0053] Семенной материал может быть обработан по меньшей мере одним микроорганизмом, придающим растворимость фосфатам (например, Penicillium), и по меньшей мере LCO и/или по меньшей мере одним CO непосредственно перед или во время посева. Обработка во время посева может включать прямое нанесение на семена, как описано выше, или в некоторых других вариантах осуществления, посредством введения активных компонентов в почву, известного в данной области как обработка в бороздах. В тех вариантах осуществления, которые представляют собой обработку семенного материала, за которой следует хранение, семенной материал может быть упакован, например, в 22,7-ти кг или 45,5-ти кг мешки, или объемные мешки или контейнеры согласно стандартным процедурам. Семенной материал может храниться в течение по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 или 12 месяцев, и даже дольше, например, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 месяцев, или даже дольше при соответствующих условиях хранения, которые хорошо известны в данной области. В то время как семенной материал сои можно высевать в следующий сезон, семенной материал кукурузы может храниться в течение более продолжительных периодов времени, включающих более 3 лет.

[0054] Настоящее изобретение может также включать обработку семенного материала или растения с помощью растительной сигнальной молекулы, отличной от LCO или CO. Для целей настоящего изобретения, выражение “растительная сигнальная молекула”, которое может быть использовано равнозначно выражению “средство, усиливающее рост растения” в широком смысле относится к любому средству, как находящемуся в природе в растениях или микробах, так и к синтетическому (и которое может быть неприродного происхождения), которое прямо или косвенно активирует биохимический путь метаболизма в растении, приводящий к повышенному росту растения, измеряемому по меньшей мере в терминах по меньшей мере одного из показателей повышенного урожая, определенного в терминах бушели/акр, повышенное число корней, повышенная длина корней, повышенная масса корней, повышенный объем корней и повышенная площадь листьев по сравнению с необработанными растениями или растениями, собранными как урожай от необработанного семенного материала. Репрезентативные примеры растительных сигнальных молекул, которые могут быть применимыми в практике настоящего изобретения, включают хитиновые соединения (иные чем СОs), флавоноиды, жасмоновую кислоту, линолевую кислоту и линоленовую кислоту и их производные и каррикины.

[0055] Хитины и хитозаны, которые являются главными компонентами клеточных стенок грибков и наружных скелетов насекомых и ракообразных, также составлены из остатков GlcNAc. Хитиновые соединения включают хитин, (ИЮПАК: N-[5-[[3-ацетиламино-4,5-дигидрокси-6-(гидроксиметил)оксан-2-ил]метоксиметил]-2-[[5-ацетиламино-4,6-дигидрокси-2-(гидроксиметил)оксан-3-ил]метоксиметил]-4-гидрокси-6(гидроксиметил)оксан-3-ил]этанамид), и хитозан, (ИЮПАК: 5-амино-6-[5-амино-6-[5-амино-4,6-дигидрокси-2-(гидроксиметил)оксан-3-ил]окси-4-гидрокси-2-(гидроксиметил)оксан-3-ил]окси-2-(гидроксиметил)оксан-3,4-диол). Данные соединения могут быть получены коммерческим путем, например, от фирмы Sigma-Aldrich, или приготовлены из насекомых, панцирей ракообразных или клеточных стенок грибков. Способы получения хитина и хитозана известны в данной области и были описаны, например, в патенте США 4536207 (приготовление из панцирей ракообразных), в публикации Pochanavanich et al., Lett. Appl. Microbiol. 35: 17-21 (2002) (приготовление из клеточных стенок грибка) и в патенте США 5965545 (приготовление из панцирей краба и гидролиз коммерческого хитозана). Деацетилированные хитины и хитозаны могут быть получены с интервалом от менее чем 35% до более чем 90% деацетилирования и охватывают широкий спектр молекулярных масс, например, хитозановые олигомеры с низкой молекулярной массой с менее чем 15 кД и хитиновые олигомеры с 0,5-2 кД; “практически чистый” хитозан с молекулярной массой приблизительно 15 кД; и хитозан с высокой молекулярной массой вплоть до 70 кД. Композиции хитина и хитозана, приготовленные в виде препаратов для обработки семенного материала, также коммерчески доступны. Коммерческие продукты включают, например, ELEXA® (Plant Defense Boosters, Inc.) BEYOND™ (Agrihouse, Inc.).

[0056] Флавоноиды представляют собой фенольные соединения, имеющие общую структуру из двух ароматических колец, связанных мостиком из трех атомов углерода. Флавоноиды производятся растениями и имеют многие функции, например, в качестве полезных сигнализирующих молекул и для защиты против насекомых, животных, грибков и бактерий. Классы флавоноидов включают халконы, антоцианидины, кумарины, флавоны, флаванолы, флавонолы, флаваноны и изофлавононы. См., Jain et al., J. Plant Bichem. & Biotechnol. 11:1-10 (2002); Shaw et al., Environmental Microbiol. 11:1867-80 (2006).

[0057] Репрезентативные флавоноиды, которые могут применяться в практике настоящего изобретения, включают генистеин, дайдзеин, формононетин, нарингенин, гесперетин, лутеолин и апигенин. Флавоноидные соединения являются коммерчески доступными, например, от Natland International Corp., Research Triangle Park, NC; MP Biomedicals, Irvine, CA; LC Laboratories, Woburn MA. Флавоноидные соединения могут быть выделены из растений или семян например, как описано в патентах США 5702752; 5990291; и 6146668. Флавоноидные соединения могут также производиться генетически модифицированными организмами, такими как дрожжи, описанные в публикации Ralston et al., Plant Physiology 137:1375-88 (2005).

[0058] Жасмоновая кислота (JA, [1R-[1α,2β(Z)]]-3-оксо-2-(пентенил)циклопентануксусная кислота) и ее производные, линолевая кислота ((Z,Z)-9,12-октадекадиеновая кислота) и ее производные и линоленовая кислота ((Z,Z,Z)-9,12,15-октадекатриеновая кислота) и ее производные могут быть использованы в практике настоящего изобретения. Жасмоновая кислота и ее сложный метиловый эфир, метилжасмонат (MeJA), в целом известные как жасмонаты, представляют собой соединения с октадеканоидной основой, которые находятся естественным путем в растениях. Жасмоновая кислота производится корнями сеянцев пшеницы и грибковыми микроорганизмами, такими как Botryodiplodia theobromae и Gibbrella fujikuroi, дрожжами (Saccharomyces cerevisiae) и патогенными и непатогенными штаммами Escherichia coli. Линолевая кислота и линоленовая кислота производятся по ходу биосинтеза жасмоновой кислоты. Опубликовано, что жасмонаты, линолевая кислота и линоленовая кислота (и их производные) являются индукторами экспрессии nod-гена или производства LCO c помощью ризобактерий. См., например, Mabood, Fazli, Jasmonates induce the expression of nod genes in Bradyrhizobium japonicum, May 17, 2001; и Mabood, Fazli, “Linoleic and linolenic acid induce the expression of nod genes in Bradyrhizobium japonicum”, USDA 3, May 17, 2001.

[0059] Применимые производные линолевой кислоты, линоленовой кислоты и жасмоновой кислоты, которые могут быть полезными в практике настоящего изобретения, включают сложные эфиры, амиды, гликозиды и соли. Репрезентативные сложные эфиры являются соединениями, в которых карбоксильная группа линолевой кислоты, линоленовой кислоты или жасмоновой кислоты замещена группой --СОR, где R представляет собой группу --OR¹, в которой R¹ представляет собой: алкильную группу, такую как неразветвленная или разветвленная С₁-С₈-алкильная группа, например, метильная, этильная или пропильная группа; алкенильную группу, такую как неразветвленная или разветвленная С₂-С₈-алкенильная группа; алкинильную группу, такую как неразветвленная или разветвленная С₂-С₈-алкинильная группа; арильную группу, имеющую, например, от 6 до 10 атомов углерода; или гетероарильную группу, имеющую, например, от 4 до 9 атомов углерода, где гетероатомы в гетероарильной группе могут представлять собой, например, N, O, P или S. Репрезентативные амиды являются соединениями, в которых карбоксильная группа линолевой кислоты, линоленовой кислоты или жасмоновой кислоты замещена группой --СОR, где R представляет собой группу NR²R³, в которой R² и R³ независимо представляют собой: водород; алкильную группу, такую как неразветвленная или разветвленная С₁-С₈-алкильная группа, например, метильная, этильная или пропильная группа; алкенильную группу, такую как неразветвленная или разветвленная С₂-С₈-алкенильная группа; алкинильную группу, такую как неразветвленная или разветвленная С₂-С₈-алкинильная группа; арильную группу, имеющую, например, от 6 до 10 атомов углерода; или гетероарильную группу, имеющую, например, от 4 до 9 атомов углерода, где гетероатомы в гетероарильной группе могут представлять собой, например, N, O, P или S. Сложные эфиры могут быть получены известными способами, такими как, например, нуклеофильное введение, катализируемое кислотой, где карбоновую кислоту вводят во взаимодействие со спиртом в присутствии каталитического количества минеральной кислоты. Амиды также могут быть получены известными способами, а именно, взаимодействием карбоновой кислоты с соответствующим амином в присутствии связующего вещества, такого как дициклогексилкарбодиимид (DCC), в нейтральных условиях. Подходящие соли линолевой кислоты, линоленовой кислоты и жасмоновой кислоты включают, например, основно-аддитивные соли. Основания, которые могут быть использованы в качестве реагентов для получения метаболически приемлемых основных солей данных соединений, включают соединения, произведенные от катионов, таких как катионы щелочных металлов (например, калия или натрия) и катионов щелочноземельных металлов (например, кальция или магния). Данные соли могут быть легко получены смешиванием вместе раствора линолевой кислоты, линоленовой кислоты или жасмоновой кислоты с раствором основания. Соль может осаждаться из раствора и может быть собрана фильтрованием или может быть выделена другими способами, такими как выпаривание растворителя.

[0060] Каррикины представляют собой винилогические 4Н-пироны, например, 2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-оны, включающие их производные и аналоги. Примеры данных соединений представлены следующей структурой:

[0061] в которой: Z представляет собой О, S или NR₅; R₁, R₂, R₃ и R₄ каждый независимо представляет собой Н, алкил, алкенил, алкинил, фенил, бензил, гидрокси, гидроксиалкил, алкокси, фенилокси, бензилокси, CN, COR₆, COOR, галоген, NR₆R₇ или NO₂; и R₅, R₆ и R₇ каждый независимо представляет собой Н, алкил, алкенил или его биологически приемлемую соль. Примеры биологически приемлемых солей данных соединений могут включать кислотно-аддитивные соли, образованные с биологически приемлемыми кислотами, примеры которых включают гидрохлорид, гидробромид, сульфат или бисульфат, фосфат или гидрофосфат, ацетат, бензоат, сукцинат, фумарат, малеат, лактат, цитрат, тартрат, глюконат, метансульфонат, бензолсульфонат и соль п-толуолсульфоновой кислоты. Дополнительные биологически приемлемые соли металлов могут включать соли щелочных металлов с основаниями, примеры которых включают соли натрия и калия. Примеры соединений, охваченных данной структурой, и которые могут быть подходящими для применения в настоящем изобретении, включают следующие соединения: 3-метил-2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-он (где R₁=CH₃, R₂, R₃, R₄=H), 2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-он (где R₁, R₂, R₃, R₄=H), 7-метил-2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-он (где R₁, R₂, R₄=H, R₃=CH₃), 5-метил-2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-он (где R₁, R₂, R₃=H, R₄=CH₃), 3,7-диметил-2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-он (где R₁, R₃=CH₃, R₂, R₄=H), 3,5-диметил-2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-он (где R₁, R₄=CH₃, R₂, R₃=H), 3,5,7-триметил-2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-он (где R₁, R₃, R₄=CH₃, R₂=H), 5-метоксиметил-3-метил-2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-он (где R₁=CH₃, R₂, R₃=Н, R₄=CH₂ОСНз R₂=H), 4-бром-3,7-диметил-2Н-фуро[2,3-c]пиран-2-он (где R₁, R₃=CH₃, R₂=Br, R₄=H), 3-метилфуро[2,3-c]пиридин-2(3Н)-он (где Z=NH, R₁=CH₃, R₂, R₃, R₄=H), 3,6-диметилфуро[2,3-с]пиридин-2(6Н)-он (где Z=N-CH₃, R₁=CH₃, R₂, R₃, R₄=H). См. патент США 7576213. Данные молекулы также известны как каррикины. См. Halford, выше.

[0062] Настоящее изобретение кроме того может включать обработку семенного материала или растений, которые прорастают из семенного материала, средством, полезным для сельскохозяйственных/агрономических целей. Как оно используется в настоящем описании и в данной области, выражение “полезные для сельскохозяйственных/агрономических целей” относится к средствам, которые при применении к семенам приводят к усилению (которое может быть статистически значимым) характеристик растения, таких как густота стояния растений, рост, мощность или урожай в сравнении с необработанными семенами. Репрезентативные примеры таких средств, которые могут быть полезными в практике настоящего изобретения, включают гербициды, фунгициды и инсектициды.

[0063] Подходящие гербициды включают бентазон, ацифлуорфен, хлоримурон, лактофен, кломазон, флуазифоп, глуфосинат, глифосат, сетоксидим, имазетапир, имазамокс, фомесафен, флумиклорак, имазаквин и клетодим. Коммерческие продукты, содержащие каждое из данных соединений, являются легко доступными. Концентрация гербицида в композиции будет обычно соответствовать дозе применения, помеченной на этикетке для конкретного гербицида.

[0064] “Фунгицид”, как он используется в настоящем описании и в данной области, представляет собой средство, которое уничтожает или тормозит рост гриб(к)ов. Как это используется в настоящем описании, фунгицид “проявляет активность против” конкретных видов гриб(к)ов, если обработка фунгицидом приводит к уничтожению или ингибированию роста грибной популяции (например, в почве) в сравнении с необработанной популяцией. Эффективные фунгициды в соответствии с данным изобретением будут подходящим образом проявлять активность против широкого спектра патогенов, включающих, но без ограничения только ими, Phytophthora, Rhizoctonia, Fusarium, Pythium, Phomopsis или Sclerotinia и Phakopsora и их комбинации.

[0065] Коммерческие фунгициды могут быть подходящими для применения в настоящем изобретении. Подходящие коммерчески доступные фунгициды включают PROTÉGÉ, RIVAL или ALLEGIANCE FL или LS (Gustafson, Plano, TX), Warden RTA (Agrilance, St. Paul, MN), APRON XL, APRON MAXX RTA или RFC, MAXIM 4FS или XL (Syngenta, Wilmington, DE), CAPTAN (Arvesta Guelph, Ontario) и PROTREAT (Nitragin Argentina, Buenos Ares, Argentina). Активные ингредиенты в данных и других коммерческих фунгицидах включают, но без ограничения только ими, флудиоксонил, мефеноксам, азоксистробин и металаксил. Коммерческие фунгициды использованы самым подходящим образом в соответствии с инструкциями производителя в рекомендованных концентрациях.

[0066] Как это используется в настоящем описании, инсектицид “проявляет активность против” конкретных видов насекомых, если обработка инсектицидом приводит к уничтожению или ингибированию популяции насекомых в сравнении с необработанной популяцией. Эффективные инсектициды в соответствии с данным изобретением будут подходящим образом проявлять активность против широкого спектра насекомых, включающих, но без ограничения только ими, таких как нематоды, совки, червовидные личинки, блошка длинноусая, личинки мухи ростковой, блошки земляные, клопы-наземники, тли, листоеды и щитники.

[0067] Коммерческие инсектициды могут быть подходящими для применения в настоящем изобретении. Подходящие коммерчески доступные инсектициды включают CRUISER (Syngenta, Wilmlngton, DE), GAUCHO и PONCHO (Gustafson, Plano, TX). Активные ингредиенты в данных и других коммерческих инсектицидах включают тиаметоксам, клотианидин и имидаклоприд. Коммерческие инсектоциды использованы самым подходящим образом в соответствии с инструкциями производителя в рекомендованных концентрациях.

[0068] Способы настоящего изобретения применимы к семенному материалу бобовых, репрезентативные примеры которых включают сою, люцерну, арахис, горох, чечевицу, бобы и клевер. Способы настоящего изобретения также применимы к семенному материалу не-бобовых растений, например, Poaceae, Cucurbitaceae, Malvaceae, Asteraceae, Chenopodiaceae и Solаnaceae. Репрезентативные примеры семенного материала не-бобовых растений включают полевые сельскохозяйственные культуры, такие как кукуруза, рис, овес, рожь, ячмень и пшеница, хлопчатник и канола, и овощные сельскохозяйственные культуры, такие как виды картофеля, томата, огурца, свеклы, латук и мускусная дыня.

[0069] Все патентные и непатентные публикации, процитированные в данном описании, ориентированы на уровень компетенции тех специалистов в данной области, к которым данное изобретение имеет отношение. Все эти публикации включены в данной работе ссылкой в той же самой степени, как если бы отдельная публикация или патентная заявка были специально и индивидуально указаны для включения ссылкой.

[0070] Хотя данное изобретение здесь было описано с отсылкой к конкретным вариантам осуществления, следует понимать, что данные варианты осуществления являются только иллюстративными по принципам и применениям настоящего изобретения. Поэтому следует понимать, что разные модификации могут быть сделаны к иллюстративным вариантам осуществления и что другие приспособления могут быть придуманы без отступления от сущности и охвата настоящего изобретения, определенного приложенной формулой изобретения.

Claims

1. Композиция, содержащая (а) по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, (b) по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один СО, и (с) носитель, приемлемый для агрономических целей, в которой по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один СО, каждый из них, присутствуют в количестве, эффективном для усиления роста растения при применении на растение или его семенной материал при сравнении с необработанным растением или его семенным материалом.

2. Композиция по п. 1, в которой носитель, приемлемый для агрономических целей, представляет собой воду.

3. Композиция по п. 1, в которой по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, представляет собой штамм грибка Penicillium.

4. Семенной материал растения, обработанный (а) по меньшей мере одним микроорганизмом, придающим растворимость фосфатам, и (b) по меньшей мере одним LCO и/или по меньшей мере одним СО, каждым из них, в количестве, эффективном для усиления роста растения, при применении на семенной материал при сравнении с необработанным семенным материалом.

5. Упаковка, содержащая семенной материал растения по п. 4.

6. Способ усиления роста растения, включающий а) обработку семенного материала растения и/или растения, которое прорастает из семенного материала растения, эффективным количеством по меньшей мере одного микроорганизма, придающего растворимость фосфатам, и b) обработку семенного материала и/или растения, которое прорастает из семенного материала, эффективным количеством по меньшей мере одного липохитоолигосахарида (LCO) и/или по меньшей мере одного хитоолигосахарида (СО), где при уборке урожая растение проявляет по меньшей мере один из повышенных выходов растительного продукта, измеренных в терминах, таких как бушели/акр, повышенное число корней, повышенная длина корней, повышенная масса корней, повышенный объем корней, повышенная площадь листьев при сравнении с необработанными растениями или растениями, собранными как урожай от необработанного семенного материала.

7. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, применен к семенному материалу перед посевом или приблизительно во время посева.

8. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, применен к семенному материалу в бороздах.

9. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один СО применен(ы) к семенному материалу перед посевом или приблизительно во время посева.

10. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один СО применен(ы) к семенному материалу в бороздах.

11. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один СО применены к семенному материалу с помощью одной композиции.

12. Способ по п. 6, в котором по меньшей мере один микроорганизм, придающий растворимость фосфатам, и по меньшей мере один LCO и/или по меньшей мере один СО применены к семенному материалу с помощью различных композиций.

13. Способ по п. 6, дополнительно включающий применение к семенному материалу и/или к растению, которое прорастает из семенного материала, хитинового соединения.

14. Способ по п. 6, дополнительно включающий применение к семенному материалу и/или к растению, которое прорастает из семенного материала, флавоноида.

15. Способ по п. 6, дополнительно включающий применение к семенному материалу и/или к растению, которое прорастает из семенного материала, жасмоновой кислоты или ее производной.

16. Способ по п. 6, дополнительно включающий применение к семенному материалу и/или к растению, которое прорастает из семенного материала, линолевой кислоты или ее производной.

17. Способ по п. 6, дополнительно включающий применение к семенному материалу и/или к растению, которое прорастает из семенного материала, линоленовой кислоты или ее производной.

18. Способ по п. 6, дополнительно включающий применение к семенному материалу и/или к растению, которое прорастает из семенного материала, каррикина.

19. Способ по п. 6, дополнительно включающий применение к семенному материалу и/или к растению, которое прорастает из семенного материала, гербицида, инсектицида, фунгицида или любой их комбинации.

20. Способ по п. 6, в котором растение или его семенной материал представляет собой бобовые.

21. Способ по п. 20, в котором бобовое растение или его семенной материал представляет собой сою.

22. Способ по п. 6, в котором растение или его семенной материал представляет собой не-бобовые.

23. Способ по п. 22, в котором не-бобовое растение или его семенной материал представляет собой полевую сельскохозяйственную культуру или семенной материал.

24. Способ по п. 23, в котором полевая сельскохозяйственная культура или семенной материал представляет собой кукурузу.

25. Способ по п. 22, в котором не-бобовое растение или его семенной материал представляет собой овощную сельскохозяйственную культуру или семенной материал.